当前位置：文档库 › ESD机理与测试_AEC-Q100-002

ESD机理与测试_AEC-Q100-002

ESD(electrostatic discharge)：

摩擦生电使电荷聚集起来，当聚集有电荷的物体接触器件时，通过器件的管脚与地之间形成放电通道，当聚集的电荷足够多时，这样的快速放电，会形成很大的电流（几十安级），对微安或毫安级的集成电路来说，或造成严重损伤。损伤的可能情况如下：

1，由于介质击穿而导致氧化物薄膜破裂。

2，导致金属导线熔化。

3，由于寄生的pn结而导致CMOS器件闭锁。

4，产生隐藏的缺陷。

5，强电场对附近的电器引起干扰或故障。

某些损伤会使器件立即失效，称为硬损伤，比如pn结损伤或烧毁，金属层失效，氧化层击穿。有些损伤是潜在的，随着时间增加才显现出来。

LDD结构

LDD结构的优点：因为栅下方的电场减小了80%，使得器件的热载流子寿命大为增加。

缺点：因为n-结较浅，电流密度大，在发生SED时，更容易造成损伤。

ESD损伤模型：

人体模型（HBM，human body model），机器模型（MM，machine model），和带电器件充电模型（CDM，charged device model）。HBM的描述了日常生活中的静电模式，生产装配过程中主要是后两种模型。

HBM模型如下（AEC-q100-002)：

MM模型如下（AEC-q100-003)：

AEC-Q100-002:HBM 静电放电测试

1，范围

1.1 描述

本文档的目的是建立一个可信的可重复的HBM ESD 敏感度测试的过程。

1.2 参考文档

1.3 术语和定义

1.3.1 器件失效

在某条件下，器件不能完全满足第5节定义的可接受的标准，视为失效。

1.3.2 DUT

被评价ESD敏感性的电子器件。

1.3.3 ESD

在不同的静电势的物体之间的静电转移。

1.3.4 ESD敏感度

导致器件失效的静电电势级别。

1.3.5 静电放电模拟器

本文介绍的用于模拟HBM ESD脉冲的设备。

1.3.6 HBM ESD

满足本文指定的波形的ESD脉冲。

1.3.7 非电源引脚

所有的引脚，但是不仅限于，in，out，inout，Vref，Vpp，clock，和no connect引脚。这些pin 不向DUT输入电压或电流。

1.3.8 电源引脚

所有的电源引脚，接外部电压源的引脚，接地引脚。在chip或封装内通过金属导线连在一起的引脚视为一个引脚。

1.3.9 PUT

被测的引脚。

1.3.10 IR

脉冲电流上升以后的高频电流震荡。

1.3.11 耐压

ESD电压级别，如果等于或低于该电压，器件有决心通过第4节的失效标准而不判为失效。

1.3.12 WCP

引脚对，代表最坏的波形。WCP要用每种插座证明过。

2,设备

2.1 测试仪器

本测试中，仪器包括ESD脉冲模拟器和DUT插座。图1是一个典型的HBM ESD电路。

别的等效的贿赂也可以使用。但是实际产生的脉冲要满足表1，图2，图3的要求。

2.2 测试设备

测试设备要包含示波器，和电流探头，以证明模拟器输出的脉冲和本文要求的脉冲是一致的。

2.2.1 电流探头

电流探头的带宽最小是350MHz。探头的线长最大是1m。（比如泰克CT-1）。

2.2.2 评价负载

有两种负载：1），低电感，1000V，500ohm的溅射薄膜电阻（公差在+-1%以内）；2），18AWG（美国的导线标准）的镀锡铜导线。负载的引脚长要尽可能的短，在穿过电流探头的的时候要跨过WCP。

2.2.3 示波器

示波器和放大器的组合的最小带宽是350MHz。

2.3 设备确认

2.4 模拟器的波形证明

2.4.1 波形确认流程

a，用短接线代替器件，放置电流探头。

b，设置示波器的水平时间刻度为5nS/格,或更小。

c，启动一个1000到4000伏的水平正脉冲。

d，测试和记录上升时间，尖峰电流和振荡电流。所有的参数要满足表1和图2.

AEC-Q100-002:HBM 静电放电测试

e，触发一个负脉冲，1000V和4000V。模拟器只能产生一个脉冲。

f，记录上升时间，尖峰电流，振荡电流。

g，示波器的水平刻度设为100nS/格或者更大。发生一个正向脉冲，1000V和4000V。

h，测试和记录衰减时间和振荡电流。

i，发生负向的1000V和4000V的脉冲。

j，测试和记录衰减时间和振荡电流。

2.5 自动ESD测试设备的继电器验证

如果要使用自动设备，则需要进行该步骤。要对所有的高压继电器按照设备说明进行诊断。者用于查找系统中的open或short继电器。继电器验证必须在试验开始阶段进行，如果发现有失效的继电器，则该设备

的试验结果无效。

3，过程

3.1 样品大小

每组样品要包含3个芯片。每组芯片要按表2的说明对所有的pin组合进行压力测试。

3.2 pin组合

3.3 测试温度

在室温低下进行。

3.4 测量

测试前，要对所有的样品进行参数和功能测试，温度高温->室温。

3.5 测试开始

4，失效判据

如果器件在ESD测试后，不再满足器件特性，则视为该器件失效。ESD测试后，要在高温和室温下，对器件进行完整的DC参数和功能测试。

5，可接受等级

ESD防护原理及措施总结_V1.0_2018

ESD防护原理及措施总结
— 此总结主要针对传音近期项目在ESD不良方面的问题
进行的硬件设计总结，为后续硬件设计前期静电考量和后续ESD改善提供参考。提升防静电能力，提高生产效率，以期从设计前端提升品牌机的质量来满足客户日益提高的品质要求。

一、静电问题
— — — — — —
1.静电产生机理简介 2.ESD标准及常见不良现象 3.常见ESD Fail的结构位置 4.常见ESD 控制的基本原则 5.ESD主要防止措施 6.部分案例分析

1.1.静电产生机理简介 ★任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子。科学家们将质子定义为正电，中子不带电，电子带负电。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负电平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是由于外界作用如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电不平衡，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。 ★静电放电(Electrostatic Discharge)是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。ESD是一种常见的近场危害源，可形成高电压，强电场，瞬时大电流，并伴有强电磁辐射，形成静电放电电磁脉冲。电流 >1A上升时间0～15ns，衰减时间0～150ns ★静电的产生在电子工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要可归结为以下两种机理：其一：静电放电（ESD）造成的危害：（1）引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。（2）击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率。（3）高压静电放电造成电击，危及人身安全。（4）在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。 **其二，静电引力（ESA）造成的危害(不作介绍)：（1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。（2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质。（3）造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产。（4）纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害

ESD 静电防护测试试题

ESD测试题一、选择题 1.ESD控制的目的含有达到更好品质和客户更满意。(√) 2.静电由接触或磨擦而产生。(√) 3.ESD意思是储存静电瞬间放电。(√) 4.非现场人员若不具ESD资格，碰触电子零件亦无所谓。(×) 5.隔离（绝缘）所有东西是建立一个防静电工作区的一个步骤。(√) 6.6(╳)手带静电环即可处理对静电敏感之材料。 7.防静电鞋须两脚都穿着，且只须在有接地之地板上工作才穿着。 (√) 8.防静电包装必须有封闭式的静电遮蔽容器。(√) 9.防ESD包装材料或容器可以无限期使用。(╳) 10.通过ESD资格考试一生有效。(╳) 11.每天必须做工作桌之自我检查和接地测试。(√) 12.假如我在防静电工作区穿上防静电鞋后，当我坐下来后就必须戴上静电环。(√) 13.当发现缺失或不足时，ESD标准规范必须修正。(√) 14.防静电工作桌或工作区内每个处理ESD敏感零组件的工作站必须有标示。(√) 15.全部防静电工作桌必须有接地静电环插座且其阻抗低于2Ω。 (√) 16.距离工作桌1公尺内之所有物品其静电电压不需低于100V。(╳)

17.内装有ESD敏感零组件之包装是需有标示。(√) 18.只有单独置放的零件怕静电。若已装在PCB上就不怕静电破坏。(╳) 19.粉红／蓝／黑色的塑料材料表示不易于静电产生。(╳) 20.每周必须检查静电环一次。(╳) 21.拿取基板成品、半成品时,手不可触及焊锡面,金手指,测试点及配线等。(√) 22.作业中掉落地板上的电子ESDS类零件可以继续使用。(╳) 23.检验静电敏感器件时必须佩带有线静电环，无线静电环不能使用。(√) 24.冬天皮肤干燥，可以在佩带静电环的手腕处擦润肤霜。(╳) 25.作业人员进入车间须做防护措施，但客户可以不用。(╳) 26.日常工作产生的静电强度与周围空气之相对湿度成正比，相对湿度愈高，产生的静电的强度愈高。(╳) 27.如果高绝缘材料的静电不能被消除,可以通过用离子风机来消除静电或采用防静电喷雾方式对其进行隔离。(√) 28.建立静电安全工作区的步骤之一是把每件东西都绝缘.() 29.设备外壳接地与静电线接地端为同一接地端.() 30.ESD防护措施的各种接地不但可以有效防止带电,也可以防止静电的产生.() 31.防静电包装袋和中转箱可以永远重复使用.(╳) 32.防静电标准要求当缺陷被发现时应及时釆取补救措施.(√) 33.任何一个可导通并有按扣的导线都可用来做ESD防护区的接地

ESD-20.20-2014静电放电防护培训总结

ESD-静电放电防护培训总结本次ESD培训主要学习了ESD的国际标准介绍以及ESD标准技术和测试要求简介。初步了解了ESD国际标准S20.20的一些标准要求和程序编制的基本要求。一、ESD基础知识 ESD是Electro Static Discharge的简称，也即静电放电。静电就是物体表面过剩或不足的相对静止电荷，它是电能的一种表现形式。静电是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子转移而形成的。这些不平衡的电荷就产生一个静电场。静电放电（ESD），就是两个带不同静电电位的物件相互接近到某程度或接触时，静电从一个物件突然流放到另一物件上，发生电荷转移的现象。静电产生的来源和途径。静电的产生主要有以下几种方式：摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等常见途径。摩擦产生静电的材料序列为摩擦静电序列＋（正极）: 空气→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人发→尼龙→羊毛→铅→丝绸→铝→纸→棉花→钢铁→木→琥珀→蜡→硬橡胶→镍、铜→黄铜、银→金、铂→硫黄→人造丝→聚酯→赛璐珞→奥轮→聚氨酯→聚乙稀→聚丙稀→聚氯乙稀(PVC)→二氧化硅→聚四氟乙稀 : －（负极）摩擦起电的产生机理是：上述任意两种介质摩擦后前者带正电，后者带负电，且相距较远的两种介质通常比相距较近的两种介质所产生的摩擦电量大。由于摩擦材料不同，摩擦程度不同，材料表面均匀度不同，接触力，摩擦力，分离速度不同最终产生的电荷量也不同。感应起电的产生机理是：不带电的物体接近带点的物体时，由于静电场电力线的存在，而是不带电的物体在静电场的作用下，在接近带电体的一侧产生于带电体电荷异性的电荷。分离起电是相互密切结合的物体剥离时，而引起电荷分离，最终引起分离物体双方带异性电荷。而其中摩擦、接触分离、感应是最常见，而且对电子行业危害最大的静电产生途径。产生静电量大小的主要因素有材料种类、接触面积、材料表面均匀性、表面粗糙情况、接触分离力的大小、分离速度、环境温湿度等。生产现场的典型静电源及来源：油漆, 腊面, 塑胶和乙烯树脂，塑料，抛光木材工作表面；油漆, 腊面，塑料，抛光木材，毛毯，砖地板地面；玻璃纤维, 塑胶, 表面处理木料等材料椅子；操作人员的普通衣物, 头发, 鞋子, 手套等；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等包装；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子，刷子等工具物品；显示器，电吹风或热吹风枪，复印机，打印机，电脑，喷雾清洗剂，压缩气气枪，水枪等设备工具。以及人体在地板地毯上的走动，物品的取放，以及没有接地措施的人体运动等也会产生静电。静电的危害有1、ESA模式。即静电(力)吸附灰尘，降低元件绝缘电阻。2、ESD模式。静电放电破坏，造成电子元件损坏。3、EMI模式。静电放电产生电磁场幅度很大，频谱极宽，对电子元件产生干扰。静电放电的失效机理有热二次击穿，金属喷镀烧熔，介质击穿，气体电弧放电，表面击穿，体积击穿等。静电放电模型。1、人体模型（HBM）。静电损伤最普遍的原因之一是通过从人体或带电材料到静电放电敏感（ESDS）器件之间的一系列有效电阻（1~1.5K Ω）发生静电电荷的直接转移。手指与ESDS器件或组件表面的简单接触就可使人体放电，可能造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人体模型（HBM）。HBM模式是带电人体对电子元件的损害。2、机器模型（MM）。与HBM事件类似

ESD静电放电检验

浅谈ESD静电放电试验上海时代之光照明电器检测有限公司陆杰一、基本概念静电放电Electrostatic discharge抗扰度试验，简称ESD，是电磁兼容(EMC)的最重要试验之一，静电放电是具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移的现象。二、试验标准随着电子产品的集成度越来越高和运行速度越来越快，以及电磁环境越来越复杂，其标准也必定会越来越严酷。而静电放电抗扰度试验的目的是为了让电子电气设备在模拟静电放电测试的环境下，检测其性能是否满足国际标准IEC 61000-4-2和国内标准GB/T 17626.2规定的要求。三、试验危害静电放电是电子设备的一个主要干扰源。由于静电放电的存在，使人体成为对电子设备或者爆炸性材料的最大危害。静电放电可能引起油品、火工品等的燃烧，另外也会导致电子设备的功能失效甚至损坏。静电放电是普遍存在的自然现象，无处不在的影响着电子产品，是一种危害程度极高的电磁能量。四、测试原理静电就是静止的电荷。静电的产生是由于电子在外力的作用下，从一个物体转移到另一个物体或者是受外界磁场的影响而产生的极化现象。静电也是一种电能，是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。静电只存在于物体表面，而非物体内部，绝缘体中的电荷只保持在产生静电的那些区域，而不会出现在整个物体表面。因而绝缘体接地后不会失去这些电荷。与绝缘体相反，充电导体接地后便会失去自身电荷。将导体瞬间接地，那么远离带电体表面的电荷就会释放，则导体将携带正电荷。静电可以在您的身体上形成且在放电时很容易损坏灵敏的内部电路元件。一次非常小以致不能感觉出的静电放电可能造成永久性损坏。五、静电放电在近场或远场的耦合方式静电放电试验有两种方式：一种是直接放电，另一种是间接放电。静电放电模拟器主要有高压发生器和放电头组成，其原理图如（图1）所示，工作时先对高压电容充电，然后闭合放电开关，向试验对象作直接或间接放电。直接放电有接触放电和空气放电两种方式。间接放电通过静电放电模拟器与耦合板接触放电来实现。静电放电在近场其辐射耦合的基本方式可以是电容或电感方式，取决于静电放电源和接受器的阻抗。在高阻电路中，电流信号很小，信号用电压电平表示，此时电容耦合将占主导地位，静电放电感应电压为主要问题。在低阻电路中，信号主要由电流形式，因而电感耦合占主导地位，静电放电感应电流将导致大多数电路出现的问题。在远场，则存在电磁场耦合。

ESD耐静电放电试验测试作业指导书

ESD耐静电放电试验测试作业指导书 1.目的：仿真人体所带静电对电子产品之影响。试验点是对所有接触面，经空气放电 (AIR DISCHARGE TEST)试验试至15KV，接触试验(CONTACT DISCHARGE TEST)(含垂直及水平耦合)试至8KV，正(+)、负(-)极性都须测试，在2001年6月之前为至少测试10点,每点正(+)、负(-)极性至少各放电10次，放电间隔维持至少1 sec。2001年6月1日起为至少测试4点,每点正(+)、负(-)极性至少各放电25次，放电间隔维持至少1 sec。因此总共需打接触试验200次以上,经空气的放电试验200次以上。 2.为使周围环境对验结果产生的影响最低，必须在下列之条件下试验： 3.场地设置注意事项： 3.1静电放电试验器之接地电缆，必须确实接在标准接地板，长度通常为2m。 3.2如欲使用耦合板做间接放电时，耦合板之材质及尺度(厚度)必须与标准接地板相同，且必须经470KΩ电阻连接(连接线之二端各一470KΩ电阻)耦合板与标准接地板两面。 3.3试验台上须有1.6m Χ 0.8m之水平耦合板(HCP)，EUT及电缆类皆须以0.5mm厚之绝缘物与水平耦合板维持绝缘。水平耦合板如为铜片或铝片其厚度最小为0.25mm，若为其它金属片则小需为0.65mm。 3.4试验桌上型电器时，必须备有0.8m高可自立之木制试验台。